W tym artykule z serii „Display 101” omówimy popularne wyświetlacze z panelem dotykowym pojemnościowym – ich budowę, materiały i podstawowe technologie.
Budowa pojemnościowego panelu dotykowego
Główne elementy panelu dotykowego pojemnościowego to:
- okienko na okładkę,
- czujnik dotykowy,
- płytka sterująca z ekranem dotykowym.
Zacznijmy od okienka osłonowego – może być wykonane ze szkła, ale też z tworzywa sztucznego. Najpopularniejsze tworzywa to PMMA i poliwęglan. Jeśli chodzi o szkło, najczęściej stosuje się szkło wzmacniane chemicznie i szkło hartowane termicznie. Wybór materiału na okienko pokrywy zależy od przeznaczenia i warto to omówić już na etapie projektowania.
Ponadto okienko ochronne jest połączone z czujnikiem dotykowym za pomocą kleju optycznego. Typowe rodzaje klejów to: LOCA lub OCA (klej ciekły, optycznie przezroczysty). Poszczególne kleje różnią się między sobą stanem fizycznym oraz sposobem utwardzania.
Czujnik dotykowy może być wykonany ze szkła, ale może też być zrobiony z folii. Mówiąc prościej, czujnik dotykowy to połączenie materiału przewodzącego, który pełni rolę elektrod dotykowych (ITO – tlenek indu i cyny), oraz podłoża (nośnika) – którym może być szkło lub folia.
Poniżej przedstawiono typowe konstrukcje pojemnościowych paneli dotykowych:
Szyba ochronna do panelu dotykowego pojemnościowego
Szyba ochronna (potocznie nazywana„szkłem ochronnym”) to zarówno zabezpieczenie mechaniczne, jak i element dekoracyjny całego modułu. W większości przypadków szyba ochronna jest wykonana ze szkła. Typowe grubości szkła ochronnego to: 0,55; 0,7; 1,1; 1,8 mm.
Standardowa grubość okienka w modułach Riverdi to 0,7 mm dla rozmiarów 2,8–5,0″ oraz 1,1 mm dla rozmiaru 7,0″.
W przypadku szkła często pojawia się delikatny zielony odcień materiału. Jest on szczególnie widoczny na krawędzi ekranu. Dzieje się tak, bo szkło zawiera tlenki żelaza. Czasami trzeba wyeliminować ten efekt, używając szkła ultraprzezroczystego (żeby zachować prawdziwe kolory).
Kolejna sprawa to bezpieczeństwo szkła. Ten parametr osiąga się poprzez wzmocnienie szkła w procesie po produkcji. Najpopularniejsze metody to wzmacnianie chemiczne (do 3 mm) i hartowanie termiczne (stosowane w przypadku szkła o grubości większej niż 3 mm). Szkło poddane obróbce termicznej uważa się za bezpieczniejsze , bo pęka na małe, ziarniste kawałki, które nie są ostre (a więc mniej niebezpieczne).
Ostatnim krokiem mającym na celu zapewnienie bezpieczeństwa szkła jest wykonanie cięcia typu C na krawędziach szkła ochronnego. Ta obróbka chroni krawędzie przed skaleczeniami i wgnieceniami.
Jak wspomniano w poprzednim akapicie, alternatywą dla szkła są materiały syntetyczne, takie jak PMMA czy poliwęglan. Wybór materiałów na osłony zależy od warunków pracy i otoczenia.
Pojemnościowy czujnik panelu dotykowego
Niezależnie od tego, z czego zrobiona jest osłona okienka, podstawowa konstrukcja czujników opiera się na dwóch warstwach oddzielonych dielektrycznie, z wykorzystaniem ITO (tlenku indu i cyny). Warstwy te są ułożone w rzędy i kolumny ustawione prostopadle do siebie – tworząc matrycę.
Działa to w ten sposób, że skanuje się wzdłuż każdej osi, wykrywając linie o wysokiej pojemności. Następnie pozycję określa się na podstawie przecięcia tych linii (o wysokiej pojemności):
Jak wspomniano powyżej, czujnik dotykowy wykonuje się głównie z dwustronnego szkła ITO. Wzór czujnika powstaje podczas procesu trawienia.
Warto wspomnieć, że istnieje technika pozwalająca uzyskać czujnik dotykowy z jednowarstwowym szkłem ITO (SITO). Polega ona na wytrawieniu wzoru czujnika po jednej stronie, a następnie przyłączeniu określonych elektrod X lub Y, jak pokazano na poniższym rysunku.
Płyty kontrolera do pojemnościowych paneli dotykowych
Czujnik kończy się elektrodami – do zbierania i przetwarzania danych z elektrod potrzebny jest sterownik.
Wybór kontrolera powinien zależeć od przeznaczenia modułu i warunków, w jakich będzie on używany. Należy wziąć pod uwagę wiele czynników. Pierwszym krokiem jest komunikacja – trzeba ustawić interfejs panelu dotykowego. Najpopularniejsze interfejsy to SPI i I2C. Kontrolery dotyku Riverdi komunikują się przez SPI/I2C.
Następnie weź pod uwagę rozmiar, a także wydajność i bezpieczeństwo płytki sterującej. W tym przypadku sprawdź kompatybilność elektromagnetyczną (a więc też wrażliwość na wyładowania elektrostatyczne i promieniowanie).
Układ scalony może oferować różne funkcje, które powinny spełniać wymagania danej aplikacji. Możesz znaleźć układy przeznaczone do pracy w wodzie lub w środowisku słonej wody, a także takie, które umożliwiają obsługę w rękawicach i za pomocą specjalnych gestów.
Standardowy kontroler Riverdi obsługuje szkło ochronne o grubości do 2 mm. Znamy jednak też Technologie, które obsługują szkło ochronne o grubości nawet do 5 mm.
Mamy nadzieję, że ten artykuł z serii „Display 101” okazał się dla ciebie przydatny.
ODKRYJ NASZĄ
Whitepaper
Osiągnij idealną interakcję użytkownika z wyświetlaczem dzięki odpowiedniemu czujnikowi Touch Sensor IC. Czy kiedykolwiek zmagałeś się z problemami związanymi z fantomowymi dotknięciami lub certyfikacją? Rozwiń swoje prace B+R jak profesjonalista dzięki naszemu Whitepaperowi!
Przejdź do naszego katalogu produktów i zobacz, jak możesz oszczędzać dzięki jakości, nie na jakości.
